CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DOS PRODUTOS

A caracterização físico-química dos produtos líquidos orgânicos e dos cortes de destilação foram realizados conforme os métodos padrões estabelecidos por Normas Brasileiras (NBR) da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT ou de Normas da American Society for Testing and Materials – ASTM conforme as especificações estabelecidas 37/2009, 57/2011 e 65/2011 da ANP, que especificam valores para as propriedades e características da gasolina, querosene de aviação e óleo diesel comercial de uso rodoviário S10. Estas propriedades avaliadas foram: Densidade a 20 ºC, Viscosidade Cinemática a 40 ºC (viscosímetro SCHOTT - GERATE), Índice de Acidez, Índice de saponificação, Índice de Refração e Ponto de Fulgor (Pensky Martens Automático - HERZOG).

3.11.1 Resíduo de carbono

O método de análise foi determinado de acordo com a norma ASTM D 4530, onde o ensaio é realizado nos 10% remanescentes da curva de destilação. A Determinação de Micro Resíduo de Carbono foi realizada utilizando-se um Analisador de Micro Resíduo de Carbono da marca ALCOR modelo MCRT 160.

3.11.2 Corrosividade à lâmina de cobre

A corrosividade ao cobre foi determinada a partir do ensaio em que uma lâmina de cobre previamente polida é submersa em 30 mL de combustível contido num tubo, que em seguida é submetido a 50 ºC (banho de aquecimento) durante 3 h. Em seguida, a

86

placa é lavada e comparada com laminas padrões que representam diferentes graus de corrosão, aos quais são atribuídos valores de 1 a 5. Na norma ASTM o método recomendado é o D130. Na RANP nº 65/11, também é estabelecido o método ABNT NBR 14359. Os valores máximos aceitáveis são grau 1 de corrosão.

3.11.3 Ponto de Fulgor

O ponto de fulgor é a temperatura mínima onde é observada a liberação de vapores de um líquido, em quantidade suficiente para forma uma mistura inflamável com o ar (LÔBO et al., 2009).

O ponto de fulgor dos combustíveis foi determinado de acordo com a norma ASTM D 93, com o auxilio do equipamento Flash Point Tester da Pensky-Martens Modelo HFP 380. Além disso, este parâmetro pode ser usado na detecção da contaminação por materiais relativamente não voláteis ou não inflamáveis em amostras de combustível. Um exemplo é a presença de água no óleo diesel, que é evidenciada pelo aumento do ponto de fulgor da amostra (SANTOS, 2000).

No teste foram utilizados 75 ml de amostra, sob aquecimento e agitação (100 rpm) em recipiente de bronze fechado com dimensões especificadas. Uma fonte de chama é direcionada ao interior do recipiente de cobre em intervalos regulares de 2 ºC simultaneamente com a interrupção da agitação, até a observação da ignição dos vapores, em seguida registrando-se o ponto de fulgor.

3.11.4 Índice de acidez

Um aumento da acidez do biocombustível pode aumentar ou acelerar a corrosão do motor. A descrição do procedimento do Índice de Acidez foi anteriormente descrito na Seção 3.1.5.1, além disso, este método é uma adaptação do método oficial AOCS Ca 5 -40 (AOCS, 1988).

3.11.5 Índice de saponificação

O Índice de saponificação é a quantidade de álcali necessária para saponificar uma quantidade definida da amostra. Este parâmetro expressa o número de miligramas de KOH necessário para saponificar 1,0 g de amostra. Assim como o índice de acidez, a

87

descrição do procedimento do Índice de saponificação foi anteriormente descrito na seção 3.1.5.2. Este índice foi determinado conforme a metodologia oficial AOCS Cd 3- 25 (AOCS, 1997).

3.11.6 Viscosidade cinemática

Esta propriedade físico-química também pode ser usada para selecionar o perfil da matéria prima ou dos ácidos graxos usados na produção do biocombustível (OTERA, 1993). A viscosidade cinemática foi determinada segundo a norma ASTM D 445 (2006). O procedimento experimental foi realizado em um viscosímetro Cannon-Fenske (SCHOTT GERATE, Modelo N° 520 23). Esta análise foi conduzida no equipamento utilizando um banho termostático na temperatura de 40 ºC.

A viscosidade é avaliada em viscosímetro capilar. Neste a viscosidade é medida pela velocidade de escoamento do líquido através de um capilar de vidro Nº 300 (Ø = 1,26 mm). Neste aparato mede-se o tempo de escoamento do líquido entre duas marcas feitas no próprio dispositivo. O procedimento foi realizado de acordo com as seguintes etapas:

 Inserir as amostras no tubo capilar;

 Ambientar as amostras e o viscosímetro na temperatura de 40 ºC;  Medir o tempo de escoamento da amostra líquida no viscosímetro.

Foram feitas as contagens do tempo de escoamento em triplicata e a partir dos resultados se obteve a média aritmética dos mesmos. A viscosidade foi obtida a partir da média dos tempos do escoamento e, determinada pela Equação 8 abaixo.

𝑣 = K (T − 𝑒 ) (8) Onde:

v– viscosidade cinemática (mm2/s);

K – constante característica do viscosímetro; t – tempo médio de escoamento da amostra (s);

88

3.11.7 Densidade

O procedimento da densidade também foi descrito anteriormente na seção 3.1.5.3, de acordo o método da ABNT NBR 7148. Algumas amostras foram determinadas a densidade pelo método ASTM D4052.

3.11.8 Índice de refração

O Índice de Refração foi determinado de acordo o método oficial AOCS Cc 7-25 (1997). Este procedimento foi realizado a partir de um prévio ajuste do Refratômetro de ABBÉ (modelo AR 4D) com água destilada (IR a 20 ºC = 1,333). O procedimento consistiu em colocar três gotas da amostra sobre o prisma opaco do equipamento, em seguida fechou-se o sistema rapidamente para evitar a evaporação da amostra, especialmente às frações leves da destilação. Após isso, observar o escurecimento parcial da luz na ocular, na qual a área clara deverá estar na parte superior do campo e a linha escuro-claro exatamente sobre o cruzamento das linhas no visor, em seguida ler o valor do índice de refração na escala de leitura. As leituras foram realizadas em triplicata para cada amostra, a fim de obter uma melhor precisão dos resultados.

3.11.9 Teor de enxofre

A presença de enxofre no diesel mineral está associada à emissão de material particulado, danos à saúde e à corrosão de partes do motor, atribuída aos ácidos sulfúricos e sulfônicos formados durante a oxidação do combustível. O diesel com baixo teor de enxofre apresenta perda de lubricidade devido à remoção de compostos de nitrogênio e de oxigênio durante o processo do dessulfurização (LÔBO et al., 2009).

O teor de enxofre das amostras analisadas foi determinado por análise de fluorescência de raios-X por energia dispersiva (EDX) de acordo com a norma ASTM D7212. Para tanto, foi utilizado um equipamento de EDX, modelo TS-3000, da Shimadzu. A análise foi realizada em ambiente de gás hélio (99,995%), incidindo raios- x na célula, preparada com filme de poliproprileno, contendo a amostra a ser analisada. Com o auxílio de uma curva de calibração, o equipamento forneceu, ao fim da análise, o teor de enxofre presente na amostra.

89

3.11.9 Cor e Aspecto

O aspecto dos combustíveis derivados do petróleo é considerado uma análise preliminar, onde se procura verificar a presença de impurezas que possam ser identificadas visualmente, como materiais em suspensão, sedimentos ou mesmo turvação presentes nas amostras, que pode ser decorrente da presença de água (LÔBO et al., 2009). Na ausência destes contaminantes, o biocombustível é classificado como límpido e isento de impurezas. A determinação da cor das amostras analisadas foi realizada segundo o método do colorímetro ASTM D1500 para Determinação da cor de Produtos de Petróleo, enquanto o aspecto foi realizado conforme o método ASTM D 4176 para água livre e contaminação por partículas em combustíveis destilados (procedimentos de inspeção visual).

3.11.10 Curva de Destilação – Método da Destilação Atmosférica

A determinação deste parâmetro foi realizada conforme o método NBR 9619, a qual se refere à destilação simples à pressão atmosférica de produtos de petróleo. Este método estabelece a temperatura máxima de 370 ºC para a destilação dos 90% da amostra.

Neste ensaio destila-se o produto em condições padronizadas, na quantidade de 100 ml, anotando-se as temperaturas de coleta após a condensação relacionada com as percentagens previamente estabelecidas do combustível vaporizado, da primeira gota e das frações de 10, 20, até 90 ml. A partir desses dados constroem-se as curvas de destilação. De acordo a norma NBR 9619, a temperatura do banho do condensador deve situar-se na faixa de 0-5 ºC para a gasolina e 0-60 °C para o diesel; como as amostras de bio-óleo (PLO) contém produtos das duas faixas de compostos, inicia-se a destilação com temperatura do banho na faixa de 4 °C e quando a temperatura do vapor na entrada do condensador atinge 200°C, a cada 50 °C incrementa-se a temperatura do banho em 10 °C. Esse procedimento é necessário para evitar a solidificação de material no condensador. Esta análise foi realizada no Laboratório de pesquisa e análise de combustível LAPAC/UFPA, onde o equipamento utilizado foi destilador automático marca TANAKA modelo AD6. A taxa de destilação da amostra deve estar entre 4 a 5 ml/min, proporcionando uma destilação uniforme ao longo do tempo. O condensado é recolhido em uma proveta graduada calibrada, permitindo a leitura do volume de

90

destilado. São feitas observações sistemáticas de temperatura a cada volume especificado de condensado, possibilitando o levantamento da curva de destilação do produto. A especificação define valores máximos de temperatura para os pontos 10%, 50% e 90% evaporados ou recuperados, além do ponto final de ebulição (PFE), e o resíduo da destilação. O tempo de análise para destilar uma amostra de gasolina comum é de 40 minutos em média.